Uno studio internazionale guidato dal dipartimento di Chimica e Chimica Industriale dell’Università di Pisa ha dimostrato il possibile impiego della lignina – principale prodotto di scarto dell’industria cartiera – nella produzione dei transistor integrati in dispostivi leggeri, flessibili e trasportabili, come tablet e cellulari.
Nel 2013 all’Istituto nanoscienze del CNR era stato realizzato un transistor interamente alimentato con la luce. «Il nostro risultato apre alla possibilità di realizzare circuiti logici alimentati esclusivamente con la luce, eliminando le strutture per la trasformazione dei segnali, più veloci ed economici» aveva dichiarato Daniele Sanvitto del CnrNano di Lecce.
Dopo questa evoluzione legata all’optoelettronica, ora arriva una piccola, ma significativa rivoluzione “green” nell’elettronica, a trasformare un rifiuto in una risorsa economica e sostenibile: questa nuova tipologia di transistor permetterebbe di non sprecare più le circa 80 milioni di tonnellate di lignina prodotte ogni anno e attualmente destinate ad essere bruciate in bioraffinerie con scarso rendimento.
La lignina è il costituente del legno più abbondante dopo la cellulosa; il suo contenuto varia a seconda della specie vegetale – dal 25-30% fino a valori intorno al 50% per legni assai duri come l’ebano – e l’età: le piante annuali ne presentano circa il 10-12%.
La sua composizione chimica consta del 61-65% di carbonio, 5-6% di idrogeno e il rimanente di ossigeno; è insolubile in acqua, negli acidi minerali forti, negli idrocarburi, mentre è solubile nelle soluzioni acquose di alcali. Può essere estratta direttamente dal legno o dalla cellulosa; in quest’ultimo caso, visti i grandi quantitativi disponibili, il mondo della ricerca ha alzato le antenne per trovare impieghi.
E grazie a quella che è proprio la prima ricerca scientifica in cui la lignina viene applicata come materiale attivo in un transistor, si può pensare ad un suo ruolo nell’elettronica del futuro, come spiega la professoressa Alessandra Operamolla dell’Università di Pisa, responsabile del progetto: «L’uso della lignina permette non solo di abbattere i costi di produzione, ma anche di ottenere dispositivi più sostenibili e meno impattanti per l’ambiente. Al momento, però, non ci sono reali usi di massa per questo polimero anche se il mondo della ricerca sta cercando di valorizzarla come fonte di materie prime. Fino ad oggi, però, i ricercatori si sono concentrati principalmente su un suo possibile utilizzo nella produzione di sostanze chimiche, di resine e di altri materiali potenzialmente utili per sostituire le plastiche derivanti dal petrolio. Il suo impiego nella produzione di transistor potrebbe essere, invece, la prima soluzione concreta ad uno spreco di risorse non più accettabile».
I ricercatori sono ora al lavoro per definire dei processi di estrazione che permettano di ottenere lignina di più alta qualità, rendendo così maggiormente sostenibili, da un punto di vista ambientale, anche i processi di produzione della polpa di cellulosa da cui viene fabbricata la carta.
Per approfondimenti, qui lo studio “Kraft Lignin: From Pulping Waste to Bio-Based Dielectric Polymer for Organic Field-Effect Transistors”, pubblicato su “Advaced Sustainable Systems”.
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